説明

コンピュータ断層撮影スキャン

獲得した投射画像に呼吸相関技術を適用することによって、円錐ビームCTシステムの再構成された容積データにおけるアーチファクトをなくす。投射画像を連続的に獲得しながら患者の呼吸状態を監視する。獲得の完了時に比較可能な呼吸状態を含む投射画像を完全な組から選択でき、これらは、従来のCTで使用されたのと同様の技術を使用して容積データを再構成するために使用される。任意の状態を選択でき、及び従って、呼吸の効果を検討できる。呼吸状態を決定するため、患者の横隔膜等の投射画像における特徴を使用することもできる。投射画像におけるこの特徴は、治療放射線の送出を患者の呼吸サイクルに応じて制御するため、及び放射線が送出されるときに腫瘍を正しい位置に置くために使用できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コンピュータ断層撮影(CT)によるスキャンに関する。
【背景技術】
【0002】
CTスキャンは、患者の内部構造を撮影するためのプロセスである。従来のCTスキャンでは、患者を通してX線ビームを投射し、その減衰を計測する。これと同時に、患者を通る長さ方向軸線を中心として装置を回転させる。かくして、ビームの減衰についてのデータを、回転が行われる平面内の各方向で獲得する。このデータから、その平面上の患者の内部構造を計算することができる。次いで、患者又は装置を軸線に沿って割り送りし、次いで、別の平面(「スライス」として知られている)を調査する。次いで、様々なスライスから患者の立体画像を構成することができる。
【0003】
一つの問題点は、必要なスライスを獲得するために必要な時間に亘って患者が動かないようにする必要があるということである。患者に適当な指示を与えることによって、動きを全体としてなくすことができるけれども、各スライスが呼吸サイクルの異なる状態で獲得されてしまう。これにより、うなりアーチファクト(beating artefact)が生じる。これは、様々な呼吸頻度及びスライス獲得のためである。
【0004】
この問題点を解決するために二つの方法が使用されてきた。一つの方法は患者の呼吸の特定の状態でCTをトリガーする方法である。これを「呼吸ゲート式CT」と呼ぶ。このことはCTスライスが呼吸毎に獲得されるということを意味する。このことは、データの完全な容積を獲得するのに長時間が必要であるということを意味する。
【0005】
別の技術は、CTスライスを連続的に獲得するときに患者の呼吸状態を監視する方法である。ひとたびデータが獲得されると、比較可能な呼吸状態のスライスが完全な組から選択され、次いで、これらを使用して容積を視覚化する。これには、以前に返って任意の状態を選択することができ、及び従って、呼吸の影響を検討することができるという利点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従来のCTスキャンには、スライスの厚さに対応して、軸線に沿った解像度が低くなるという欠点がある。理論的には、解像度を向上させるのは簡単であるけれども、これを行うと、それに対応して、獲得時間が長くなり、又は、装置をそれに対応して更に速い速度で回転させることが必要となる。いずれの解決策でも、計測されたビームのコントラストがそれに付随して低下する。従って、放射線の円錐ビームを患者に差し向け、フラットパネル検出器を介して平面的画像を獲得する「円錐ビームCT」法が開発されてきた。次いで、この装置を患者の軸線を中心として回転し、平面的画像の組から立体的画像を再構成する。個々のスライスがなくされるので、画像の全ての方向で解像度が同じになる。同様に、スライスがなくなると、上述した呼吸アーチファクトがなくなる。これは、スライス間で患者の位置が変化しないためである。
【0007】
しかしながら、円錐ビームCTシステムの再構成された容積データに、患者の呼吸運動に由来すると考えられる他のアーチファクトがあるということがわかった。更に、動きは、再構成された容積データでは計測できない。これは、代表的には1分間乃至2分間の長い時間が獲得に必要であるため、円錐ビームシステムで特に問題である。
【課題を解決するための手段】
【0008】
従来のCTスキャナで使用された技術は、データが平面的投射画像で獲得されるので、及び従って、結果的に得られたデータからスライスを選択することができないので、円錐ビームシステムで直接使用することができない。しかしながら、呼吸相関技術は、再構成されたCT容積でなく獲得した投射画像に適用することができる。これを行うため、投射画像を連続的に獲得する際に患者の呼吸状態を監視することを提案する。獲得の完了時に、比較可能な呼吸状態を含む投射画像を完全な組から選択し、これらを使用し、従来のCTと同様の技術を使用して容積を再構成することができる。任意の状態を選択することができ、及び従って、呼吸の影響を検討することができるという利点が得られる。
【0009】
従来のCTスキャニングで使用されるようになった呼吸制御システムを利用することができ、これを使用して患者の呼吸を監視することができる。しかしながら、一つの変形例として、呼吸状態を決定するために投射画像における特徴を使用することができる。適当な特徴は、患者の横隔膜の位置である。この場合、これを使用して、投射プロセスで使用されるべき関連画像を選択することができる。
【0010】
従来のCTスキャニングの分野で、呼吸の深さ及びパターンを規則的にするために患者を視覚的に及び聴覚的に刺激することが有利であるということがわかっている。このような技術を本発明に有利に適用することができる。
【0011】
更に、投射画像におけるこの特徴は、放射線の送出時に腫瘍が正しい位置に置かれるようにするために患者の呼吸サイクルに応じて治療放射線の送出を制御するのに使用することができる。これにより患者の呼吸状態を直接計測し、患者に付けた外部マーカーを使用する現在の方法と比較して大幅な改善がなされる。同じ患者位置を使用して治療と同時に発生された立体的なデータの組を使用することにより、不確定性を大幅に減少させる。
【0012】
本発明は、更に、呼吸相関円錐ビームCTスキャナ及び治療放射線源を含み、スキャン中、患者の呼吸サイクルと相関した時に治療放射線を送出する放射線治療装置を提供する。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明の一実施形態を添付図面を参照して以下に例として説明する。
【0014】
図1は、円錐ビームCTスキャナを示す。患者10は、任意の適当な設計の寝椅子12上に支持されている。寝椅子は、代表的には、患者の高さ及び長さ方向位置を調節することができ、これは、所望の通りに行うことができる。
【0015】
X線源14は、全体に患者の等角点18に向かって差し向けられた広幅の放射線ビーム16を投射する。源14は、等角点18を中心として回転支持体20上で回転することができる。支持体20は、例えば、源14が取り付けられた、患者10及び寝椅子12を中心としたリング又は環体の形態であってもよく、又は、Cアーム、又は、源を回転することができる任意の適当な支持体であってもよく、その任意の組み合わせであってもよい。
【0016】
更に、平面的なフラットパネル検出器22が支持体20に源14の反対側に取り付けられており、源14と同期して回転するように構成されている。支持体20がCアームを含む場合には、これは、検出器を反対側のアームに取り付けることによって達成することができる。
【0017】
かくして、源14によって放射された放射線は、患者によって部分的に吸収され、減衰された信号がフラットパネル検出器22によって検出される。次いで、源14及び検出器22を回転的に割り送りし、新たな画像を得る。容積データを再構成するのに十分な画像が獲得されるまで、代表的には完全に一回転に亘ってこれを繰り返す。
【0018】
図2は、システムを全体として示す。図1のスキャナが、源14、検出器22及び回転支持体20を複数のコンピュータ手段24、26に繋ぐケーブルとともに示してある。これらのコンピュータは、画像や源の強さ(等)及び支持体の回転位置を含む発生されたデータを演算処理する。データは、モニター28として概略に示してあるがこれに限定されない任意の適当な手段を介して出力され、システムは、キーボード30として概略に示してあるが同様にこれに特定されない任意の適当な入力手段によって制御される。
【0019】
上述したように、円錐ビームCTシステムの再構成された容積データに、患者の呼吸運動に由来するアーチファクトがあることが分かった。これらを解決するため又は緩和するため、獲得した投射画像にコンピュータ手段24、26によって呼吸相関技術を適用する。これは、再構成されたCT容積でなく、獲得された投影画像に作用するという点で従来の呼吸相関CTスキャンとは異なる。
【0020】
このプロセスを補助するため、投射画像を獲得しながら患者の呼吸状態を監視する呼吸制御システムが符号32のところに設けられている。獲得の完了時に、比較可能な呼吸状態を含む投射画像を完全なセットから選択することができ、これらを使用して円錐ビームCT技術を使用した容積データを再構成する。その結果、任意の状態又は状態の範囲を選択することができ、及び従って、所望であれば、呼吸の影響を検討することができる。
【0021】
呼吸制御システムに対する変形例として、患者の横隔膜の位置等の呼吸状態を決定するための投射画像における特徴を使用することができる。次いで、これを使用し、投射プロセスで使用されるべき関連画像を選択することができる。
【0022】
呼吸の深さ及びパターンを規則的にするために患者を視覚的に及び聴覚的に刺激するため、ライト34やブザー36を含む警報システムが設けられている。勿論、(例えば)移動自在の装置を含む他の形態の視覚的刺激や、(例えば)スピーカー、叩音装置又は任意の他の形態の制御可能な音響発生装置等の他の警報を使用してもよい。
【0023】
図3は、適当に平行化された治療放射線ビーム40を放射するように構成された治療放射線源38を含むシステムを示す。源14からの放射線が治療中に連続している場合には、投射画像の選択された特徴を使用して源38からの治療放射線の送出を患者の呼吸サイクルに拘わらず制御することができる。これにより、放射線の送出時に腫瘍を正しい位置に置くことができる。これにより、患者の呼吸状態が直接的に計測され、患者に取り付けた外部マーカーを使用する現在の方法と比較して大幅な改善がなされる。患者の呼吸状態及び患者の位置の同様の直接計測を使用して立体的な容積データの組を発生させ、治療送出を制御することにより、不確定性を大幅になくす。
【0024】
勿論、本発明の範囲から逸脱することなく、上述した実施形態に多くの変更を行うことができるということは理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】回転軸線に沿って見た、本発明による円錐ビームCTスキャナの図である。
【図2】このようなスキャナを組み込んだシステムの概略図である。
【図3】本発明のスキャナを含む治療装置の図である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
円錐ビームCTスキャニング方法において、獲得された平面的投射画像に呼吸相関技術を適用する、円錐ビームCTスキャニング方法。
【請求項2】
投射画像の獲得中に患者の呼吸状態を連続的に監視する、請求項1に記載の円錐ビームCTスキャニング方法。
【請求項3】
獲得の完了時に比較可能な呼吸状態を含む投射画像を完全なデータの組から選択し、これを使用して容積データを再構成する、請求項2に記載の円錐ビームCTスキャニング方法。
【請求項4】
投射画像における特徴を使用して、呼吸状態を決定する、請求項2又は3に記載の円錐ビームCTスキャニング方法。
【請求項5】
前記特徴は、患者の横隔膜の位置である、請求項4に記載の円錐ビームCTスキャニング方法。
【請求項6】
患者の呼吸に対して視覚的及び/又は聴覚的な刺激を提供する、請求項1乃至5のうちのいずれか一項に記載の円錐ビームCTスキャニング方法。
【請求項7】
スキャン中、患者の呼吸サイクルと相関した時期に治療放射線を送出する、請求項1乃至6のうちのいずれか一項に記載の円錐ビームCTスキャニング方法。
【請求項8】
円錐ビームCTスキャナにおいて、患者の呼吸サイクルに関する情報を獲得するための手段と、スキャン中に獲得したデータの組から、獲得した平面的投射画像を、呼吸サイクルの情報に基づいて選択するための手段とを含む、円錐ビームCTスキャナ。
【請求項9】
投射画像の獲得中に患者の呼吸状態を連続的に監視するように構成された、請求項8に記載の円錐ビームCTスキャナ。
【請求項10】
獲得の完了時に完全なデータの組から、比較可能な呼吸状態を含む投射画像を選択し、これらの画像を使用して容積データを再構成するように構成された、請求項9に記載の円錐ビームCTスキャナ。
【請求項11】
投射画像における呼吸サイクルに相関した特徴を検出するための手段を含み、これによって呼吸状態を決定する、請求項9又は10に記載の円錐ビームCTスキャナ。
【請求項12】
前記特徴は、患者の横隔膜の位置である、請求項11に記載の円錐ビームCTスキャナ。
【請求項13】
患者の呼吸に対して視覚的及び/又は聴覚的な刺激を提供する手段を含む、請求項7乃至12のうちのいずれか一項に記載の円錐ビームCTスキャナ。
【請求項14】
円錐ビームCTスキャナ及び治療放射線源を含む放射線治療装置において、前記CTスキャナは、獲得された平面的投射画像に呼吸相関技術を適用し、スキャン中、患者の呼吸サイクルと相関した時期に治療放射線を送出する、放射線治療装置。
【請求項15】
添付図面を参照して本明細書中に説明した及び/又は添付図面に示す、円錐ビームCTスキャナ。
【請求項16】
添付図面を参照して本明細書中に説明した及び/又は添付図面に示す、円錐ビームCTスキャニング方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公表番号】特表2006−516417(P2006−516417A)
【公表日】平成18年7月6日(2006.7.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−500227(P2006−500227)
【出願日】平成16年1月20日(2004.1.20)
【国際出願番号】PCT/GB2004/000220
【国際公開番号】WO2004/064641
【国際公開日】平成16年8月5日(2004.8.5)
【出願人】(500321704)エレクタ、アクチボラグ (18)
【氏名又は名称原語表記】ELEKTA AB
【Fターム(参考)】